Ранее подобное удавалось осуществить только для объектов, находящихся сравнительно рядом с нашей планетой.
За 13,8 миллиарда лет вселенная расширяется, и эта экспансия ускоряется. Вследствие этого волны электромагнитного и гравитационного типов, распространяющиеся через пространство, растягиваются. Их длина становится больше исходной. Это называют «космологическим замедлением времени», потому что астрономы с современной Земли видят события в далекой Вселенной протянутыми во времени, словно наблюдают падение космонавта в черную дыру.
По существу, такое «замедление времени» – как и падение в черную дыру – лишь иллюзия. Человек или объект на границе черной дыры не испытывают замедления: он падает туда со скоростью обычного течения времени. События в древней Вселенной развиваются с той же скоростью, что и у нас, просто мы наблюдаем их растянутыми, как видеозапись в замедленном режиме. К примеру, яркая вспышка длиной в одну секунду, случившаяся в отдаленном космосе, откуда свет дошел до нас за 12 миллиардов лет, для земного наблюдателя будет казаться пятисекундной.
Эффект известен теоретически, но в практике регистрация его на большом удалении крайне сложна. Отсутствуют измерения длительности древних процессов, мы не наблюдаем гигантского циферблата рядом с древней галактикой возрастом 12-13 миллиардов лет. Для регистрации кажущегося замедления времени необходимо обнаружить естественные астрономические «часы» с хорошо различимыми «показаниями» на огромных расстояниях.
Сверхновые могут служить такими часами, динамика вспышек которых хорошо изучена на взрывах сверхновых вблизи нашей галактики. Меры времени продолжительности различных стадий вспышек, происходящих в миллиардах световых лет от нас, позволили астрономам измерить замедление времени в «средневековой» Вселенной – для тех ее частей, свет от которых преодолел расстояние до нас за несколько миллиардов лет.
Для областей, где свет путешествовал к нам более 10 миллиардов лет, этот метод малоэффективен. Вспышка сверхновой на столь огромном расстоянии слишком слаба для обнаружения. Авторы нового исследования, опубликованного в журнале… Nature AstronomyпопробовалиВопрос можно решить, наблюдая за 190 квазарами. Квазары — это активно светящиеся области сверхмассивных черных дыр, которые поглощают большое количество вещества. Например, когда-то центром нашей галактики могло быть такое ядро.
Авторы новой работы выяснили, что изменения яркости квазаров со временем довольно сходны, но чем дальше находится квазар, тем медленнее меняется его яркость. Полученное учеными кажущееся замедление процессов в квазаре даже превысило ожидаемое значение, исходя из красного смещения, то есть расстояния до изучаемых объектов.
Исследователи полагают, что это может объясняться тем, что динамика квазаров в отдаленной Вселенной несколько отличается от динамики современных квазаров. Авторы статьи отмечают, что это лишь подтверждает эффект кажущегося замедления времени: если бы его не было, разница в скорости изменений светимости близких и далеких к нам квазаров была бы значительно меньше наблюдаемой — около нуля.
Изучение кажущегося замедления времени может значительно продвинуть понимание истории Вселенной. Недавно консорциум NANOGrav обнаружил гравитационные волны (от слияний черных дыр) с наногерцевой частотой, которые сильно растягиваются при движении через Вселенную. Расчет кажущегося «замедления времени» для них может определить возраст этих гравитационных волн. Теоретические расчеты показывают, что такие волны могут быть аналогом реликтового излучения в электромагнитном диапазоне — остатками событий Большого взрыва.